3. előadás Műszaki informatika

Előző órán Trendek az informatikában A számítógép hardver elemei Adat be- és kivitel eszközei Számítógépes hálózatok kialakítása Internet, e-világ Cloud computing

Jegyzet Letölthető előadások ÉS saját jegyzet! Informatika építőmérnököknek jegyzet Átdolgozott előadások

Motiváció Program telepítésnél miért kérdezi meg a gép, hogy 32 vagy 64 bites operációs rendszerem van? Mi az az NTFS? Miért használjak Linuxot? Tényleg jobb az Android mint az iOS? Mekkora letöltési sebesség érhető el HSDPA csomaggal?

A mai óra Operációs rendszerekről általában Néhány fontosabb változat és jellemzői File-rendszerek Mobil operációs rendszerek Az infokommunikáció alapjai Infokommunikációs megoldások és tulajdonságaik

Miért „operációs”? Mérnöki megközelítés Operating system (OS) Operáció – művelet Platform, rendszer Oprendszer, OS „Min fut?” Számítógép, tablet, telefon, célgép

Az operációs rendszerek helye Hardver: a számítógép működéséhez szükséges technikai berendezések összessége Szoftver: a hardvert működtető programok összessége Alapszoftver Rendszerszoftver Alkalmazói szoftver (alkalmazás) Operációs rendszer Erőforrásokat (!) kezelő alapprogram

Operációs rendszerek fejlődése, történeti áttekintés I. Minden korszaknak meg volt a saját problémája Nincs oprendszer Elektroncsövek, 1945-1955 HW építő/operátor/programozó Kihasználatlan gépidő Kötegelt (batch) feldolgozás Tranzisztorok, 1955-1965 Programozó + operátor (gépkezelő) + futtatási utasítás Lyukkártyák -> mágnesszalagok Nehézkes hibakeresés

Operációs rendszerek fejlődése, történeti áttekintés II. Monitor Automatikusan beolvassa a következő feladatot („első oprendszer”) Jobb gépidő kihasználtság Operátor csak a perifériákat kezeli Multiprogramozás Integrált áramkörök (1965-1980) Ütemezés Véletlen elérésű (random access) tárak; particionált memória Új feladat: tárgazdálkodás Cél: CPU maximális kihasználtsága

Operációs rendszerek fejlődése, történeti áttekintés III. Időosztás (time-sharing) Közvetlen, interaktív kommunikáció a felhasználó és program/oprendszer között Felhasználók terminálokon MIT&Bell&GE fejlesztése: MULTICS PC (1980-as évektől) felhasználó-gép struktúra biztonság, programnyelvek, egyszerűsítés Jelenkor kihívásai Hálózatkezelés Mobil eszközök Cloud computing

OS definíciója Olyan programrendszer, amely a számítógépes rendszerben a programok végrehajtását vezérli: így például ütemezi a programok végrehajtását, elosztja az erőforrásokat, biztosítja a felhasználó és a számítógépes rendszer közötti kommunikációt.

Az OS feladatai Erőforrások vezérlése Hardver elemek CPU, memória, merevlemez, perifériák stb. Szoftverek Állományok, adatok Felhasználó(k) Alap (egységes környezet) a programoknak Hatékony, biztonságos, igazságos működés „Kényelmes” működés

OS szolgáltatások, feladatok Folyamatok kezelése Memória kezelés Adattárak kezelése I/O menedzsment (pl. nyomtatók, meghajtók) Biztonság Hálózati menedzsment Felhasználói felület

Az OS és környezete

Folyamatok és szálak Process (folyamat) Thread (szál) Végrehajtás alatt álló program (<>program) Párhuzamosan több folyamat futhat Thread (szál) Közös memóriát használó programrészek egy folyamaton belül Szekvenciálisan végrehajtható utasítás-sorozat Multitasking, multi/hyperthreading Több folyamat, több szálon Több processzor/mag kihasználása

Felhasználói felületek Parancssoros, Menüvezérelt, Grafikus (GUI)

File Fájlnak a felhasználó, vagy a rendszer szempontjából összetartozó információk perzisztens, a létrehozó programot „túlélő” gyűjteményét nevezzük. A fájlokat a rendszer többnyire valamilyen háttértáron tárolja, amely tartalmát megőrzi még akkor is, amikor a rendszer áramellátását kikapcsolták (hik.hu).

Állományok (file-ok) Programok: futtatható kódok (alkalmazások) Dokumentumok: ember számára érthető információ gyűjteménye Konténer (könyvtár, directory, folder) Jogok, jogosultság Unix példa: tulajdonos/csoport/mindenki 754: rwx/rw/r

File-rendszerek Szektorokból file, katalógus Szótár: file-nevek File-rendszerek feladatai File-ok tárolása, hierarchikus rendezése, kezelése, file-műveletek File-méret, file-ok száma, max. lemezterület, hozzáférés, kapcsolat más rendszerekkel, jogosultságok FAT16/32, NTFS, EXT2/3/4, XFS, ZFS, CDFS

Fontosabb OS-ok MS DOS MacOS UNIX Windows Linux HP-UX, AIX, SunOS, Solaris Windows 3.x, NT, 9x, 2000, XP, Vista, 7, 8 Linux Debian (Ubuntu), SuSe, ArchLinux, Fedora Enterprise Linux: SuSe/SLES, RedHat

OS statisztika (eladások alapján) 2011 2010

DOS Disc Operating System Első DOS: 1980 (IBM) Saját file-rendszer: FAT File-nevek: 8.3 Meghajtók: A:, B:, C:, D:… config.sys, autoexec.bat

Néhány DOS parancs Képernyőtörlés: cls File-ok listázása: dir Könyvtárváltás: cd .. File-ok másolása: copy futtat.exe a: File-ok törlése: del meres.dat Jokerek: *, ? Be/ki irányítás: futtat.exe > lista.txt Piping: type lista.txt | sort

UNIX Uniplexed Operating and Computing System GE&Bell&MIT: Multics Kezdet: 1969 (AT&T Bell Lab)[Ken Thomson & Dennis Ritchie] Eleinte assembly-ben íródott, majd C-ben („hordozható”) Kernel + segédprogramok Alapvetően alfanumerikus, de van GUI is (X) „Nyelvjárások” UNIX-változatok -> Linux

Néhány UNIX parancs File-ok listázása: ls, ls -la… Könyvtárváltás: cd ~/gps File-ok másolása: cp ./meres.dat ../ File-ok törlése: rm file.txt Jogkiosztás: „chmod (ugoa) (+-=) (rwx) név” Jokerek: *, ? Be/ki irányítás: futtat > lista.txt Piping: type lista.txt | sort

Windows Eleinte DOS alatt fut: pl. Windows 3.0, 3.1 Önálló OS: Windows NT Változatok: 95, 98, NT3.51, NT4.0, 2000, ME, XP, Vista, 7, 8 Alapvetően grafikus felület File-kezelés: Explorer File-rendszer: FAT32, NTFS Registry

Registry Rendszerleíró adatbázis Konfiguráció leírása pl. Telepített és indítandó programok listája Hardverösszetevők, portok Felhasználói profilok Shell (rendszerhéj) elemei Ikonok Üzenetek Stb.

Windows jellemzők Grafikus felület: ablakok, ikon, menü,… Szerver/workstation változatok Multi tasking Multi user

32 bit / 64 bit? Megfelelő hardver Driverek Szoftverek Sebesség (pl. file műveletek) 64 bites rendszerek létjogosultsága 3GB feletti memória címzése 64 bites rendszerre optimalizált programok

Nyílt forráskódú programok Mi az „open”? Open source Elérhető, szabadon fejleszthető kód Folyamatos tesztelés (hibajavítás) Naprakész Biztonságos Ingyenes Licenszelés Hátrányok?

Foto Tsz. és a nyílt világ QGIS (BSc., MSc.) PostgreSQL (MSc.) OSM (MSc.) Arduino (MSc.) Fiji (BSc.) Octave (PhD. KK)

Linux Kezdetek: Linus Torvalds, 1991; Minix Eredetileg C-ben íródott UNIX-hasonlóság Számos (>40) disztribúció Grafikus felületek (pl. Gnome, KDE, XFCE) Szabad forráskód „Terméktámogatás”

Linux-felület

Több OS használata Több számítógép Egy számítógép, több partíció Egy számítógép, emulátor v. virtuális gép Virtuális gép: pl. Vmware, VirtualBox

Különleges operációs rendszerek Szerverek, nagy teljesítményű számítógépek PDA, PNA Mobil telefonok Táblagépek Beágyazott rendszerek Speciális (automata, riasztó, stb.)

Szerverek, mainframe gépek, szuperszámítógépek Unix, Unix-alapú: >60% Windows: <40% Mainframe gépek Egyedi, pl. IBM z/OS Unix, Linux Szuperszámítógépek Linux ~92%, Unix ~5%, Windows ~1%

Mobil telefon (smart phone) Android Windows Phone iOS Blacberry, Bada, Symbian…

Korábbi kísérletek, WAP Wireless Application Protocol Nemzetközi szabvány „Mobil-böngésző”

Android Linux alapú Google Android Market

iOS Apple iPhone, iPad, iPod touch Home gomb – multitasking Gyári alkalmazások Appstore

Windows Phone Microsoft Zárt rendszer MS alkalmazások Más alkalmazások OneDrive, Office, Bing… Más alkalmazások Facebook, Google Elsősorban Nokia telefonokra

Mobil OS statisztika 2011 2010

Adatforgalom - mobil OS

Tablet iPad, Galaxy Tab, Microsoft Surface, Kindle Fire stb.

Mobilkommunikáció, közösségi hálózatok (Hassan Charaf – Ekler Péter BME AUT) •  Havonta 850 millió aktív felhasználó a Facebookon és 270 millió a Twitteren •  Twittert használók 78%-a mobil eszközön •  A prezentációm alatt 30 000 000 „tweet” kerül ki •  3,5 milliárd telefon van a világban, a fele okostelefon •  6,7 milliárd mobil előfizető, 2014-ben több mint 7 mrd •  Az első szöveges üzenet 1992-ben volt, 2013-ban naponta több mint 7 mrd szöveges üzenet •  2007-ben 1,2 mrd keresés a Google-on naponta 2012-ben 5,2 mrd •  Exponenciális időben élünk!

Mobil alkalmazás és szolgáltatás statisztikák   iPhone Android Blackberry Windows Alkalmazás letöltések száma 27 000 000 000 29 000 000 000 2 400 000 000 4 100 000 000 Felhasználók aránya, akik maximum 1$-os alkalmazást vásároltak 45% 62% 63% 58% Telefonokra letöltött átlagos alkalmazás számok 88 68 49 57 Store-ban levő alkalmazások száma 905 000 850 000 130 000 220 000 Teljes bevétel 2013-ban $6,400,000,000 $1,200,000,000 $550,000,000 $950,000,000

Szolgáltatások időszaka Óriási befektetések, pl. WhatsApp Hely információk, pl. Foursquare Hektikus piac, pl. Flappy birds Perszonalizálás SEO

Mobil szoftver fejlesztés az oktatásban BME Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék

Jövő? Fragmentáltság Android platform is egyre zártabb Android esetén komolyabb probléma iOS, WP esetén még nem, de kérdéses a jövő Android platform is egyre zártabb Google Play Serivces Mobil fizetés terjedése (NFC) Új típusú eszközök (watch, glass, stb.) Hektikus és kiszámíthatatlan piac (pl. Flappy Birds)

Beágyazott rendszerek Windows Embedded (CE) Linux (WRT) FreeNAS

Info-kommunikáció Sávszélesség (definíció): a csatornán átvihető maximális adatmennyiség A.S.Tannenbaum Átviteli sebesség (baud rate): bit/s (b/s), kilobit/s (kb/s), megabit/s (Mb/s)

Hagyományos és modern kommunikációs eszközök GSM GPRS EDGE UMTS HSDPA Távíró Telex Telefon Rádió Fax Modem Bérelt vonal Optikai kábel ISDN ADSL/ADSL2 SDSL

Átviteli sebességek

Mobil kommunikáció Analóg celluláris rendszer (1G) 150 és 450 MHz közötti frekvencia Digitális celluláris rendszer 900, 1800 és 1900 MHz Gyorsítások…

Építőmérnöki alkalmazás Helymeghatározás Cellainformáció Handover térképezés További lehetőségek Mozgásminták vizsgálata Emberek Járművek Kereskedelmi alkalmazások LBS

Mobil előfizetések, EU

Gyors mobil rendszerek GSM (2G), (sms) GPRS EDGE (2.5G): 236 kbit/s UMTS (3G, 2005-): 348 kbit/s HSDPA (3G+): 7.2 (14.4) Mbit/s 4G/LTE

Generációk összehasonlítása (hvg) Hazai adatok Rendszerek Alkalmazás ideje Adatletöltési sebesség 1G NMT 1990-2003 Nem digitális 2G GSM 1994- 14 kbit/sec 2.5G GPRS 2001- 58 kbit/sec 2.75G EDGE 2003- 236 kbit/sec 3G UMTS 2005- 384 kbit/sec 3.5-3.75G HSDPA, HSUPA 2006- 14/5.76 Mbit/sec 3.8G HSPA+, HSPA+MC 2010- 28/11 Mbit/sec 3.9G LTE 2006 (kísérlet) 300 Mbit/sec 4G LTE-Advanced 1 Gbit/ec

Letöltési sebesség függ: Hardver, antenna Bázisállomástól való távolság Felhasználók száma Utazási sebesség Szoftver Bázisállomás kapacitása Bázisállomás környezete (interferencia, jel-zaj viszony) (teszt)

Gyors vezetékes rendszerek I. (ISDN) letöltés/feltöltés: 128 kb/s ADSL (Assymmetric Digital Subscriber Line) Aszimmetrikus (ált. 8:1 arány) letöltés: 1024-2000 kb/s (max: 8096 kb/s) („speed cap”) feltöltés: 512 kb/s ADSL2 letöltés/feltöltés: 24 (ADSL2+)/12 Mb/s; 1 Mbit/s területi korlátok

Gyors vezetékes rendszerek II. SDSL VDSL Elméletileg 100 Mbit/s 1.5 km-ig ADSL2-nél gyorsabb VDSL2 Elméleti 250 Mbit/s Bérelt vonal

WiFi - WiMax WiFi WiMax (802.16) IEEE szabvány (802.11) 11-54 Mbit/s 802.11n: 300 Mbit/s WEP, WPA, WPA2 10-100m hatótáv WiMax (802.16) WiFi-től eltérő azonosítás Elméleti sávszélesség: 70 Mbit/s / 100km

Alkalmazások SIP – Session Initation Protocol Tetszés szerinti kapcsolat egy vagy több felhasználóhoz Hang és fax az interneten VoIP – Voice over Internet Protocol FoIP – Fax over Internet Protocol Skype, MSN, Wengo, Viber stb. kisalkalmazások

Összefoglalás Operációs rendszerek Infokommunikáció Feladatai, összehasonlításuk, változatok, Mobil operációs rendszerek, trendek Infokommunikáció Alapfogalmak, paraméterek Megoldások, eszközök Alkalmazások

Irodalomjegyzék Wikipedia www.ketif.hu www.hik.hu Tannenbaum: Informatika

Rövidítések ISDN – Integrated Service Digital Network ADSL – Assymmetric Digital Subscriber Line SDSL - Symmetric Digital Subscriber Line VDSL – Very high bit-rate DSL WAP – Wireless Application Protocol SIP – Session Initation Protocol VoIP – Voice over Internet Protocol FoIP – Fax over Internet Protocol LBS – Location Based Services SEO – Search Engine Optimization OS – Operating System DOS – Disk Operating System GUI – Graphical User Interface API – Application Programming Interface FAT – File Allocation Table NTFS – New Technology File System PDA – Personal Digital Assistant GSM - Global System for Mobile communication GPRS – General Packet Radio Service EDGE – Enhanced Data rates for GSM Evolution UMTS – Universal Mobile Telecommunication System HSDPA – High Speed Downlink Packet Access LTE – Long Term Evolution

Ellenőrző kérdések Mik az operációs rendszerek feladatai? Mik a Linux előnyei? Mik a fájlrendszerek feladatai? Mi az a 3G-s infokommunikáció? Milyen szélessávú vezeték nélküli rendszereket ismer? Milyen infokommunikációs megoldásokat alkalmazna építőmérnöki kisvállalkozásában?

Köszönöm a figyelmet!